Czy wiesz...

Pękanie Elementów Form Wtryskowych

Dlaczego pękają matryce form wtryskowych?

Jak przygotować model do druku 3D

Jak przygotować model do wydruku 3D?

Estetyczny ślad Po Zerwaniu Wlewka

Jak uzyskać estetyczny ślad po zerwaniu wlewka przy wtryskiwaniu wyprasek przez dysze GK?

Pole intensywności turbulencji

Jak uniknąć powszechnych błędów przy obliczeniach CFD?

Czytaj także:

Cięcie laserowe obróbka termiczna
Badania, analizy

Wycinarki laserowe CNC: Czynniki wpływające na dokładność cięcia kształtowego blach

­ Robert Jastrzębski
Modelowanie Powierzchniowe Rozwiązywanie Zagadnień Wielobrzegowych
Projektowanie

Modelowanie powierzchniowe: rozwiązywanie zagadnień trój-, pięcio- oraz sześciobrzegowych

­ Jacek Mydlikowski
Silniki rotacyjne Liquid Piston X-Mini
Konstrukcje

Wankel na lewą stronę, czyli silniki rotacyjne Liquid Piston

­ Jacek Zbierski
postacie wyboczeniowe pręta
Analizy, symulacje

Analiza stateczności konstrukcji z wykorzystaniem MES

­ Antoni Skrobol
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • STRONA GŁÓWNA
  • Aktualności
    Dwupowłokowe panele z porowatym wypełnieniem do budowy obudowy zespołów akumulatorowych

    Dwupowłokowe panele z porowatym wypełnieniem do budowy osłon zespołów akumulatorowych

    Termograficzna kontrola jakości blach tłoczonych na gorąco

    Termograficzna kontrola jakości blach tłoczonych na gorąco

    Nowa metoda fotopolimeryzacji na potrzeby druku 3D

    Nowa metoda fotopolimeryzacji na potrzeby druku 3D

    Elektromechaniczny system przeciwoblodzeniowy

    Elektromechaniczny system przeciwoblodzeniowy

    Adaptacyjne struktury absorbujące energię mechaniczną

    Adaptacyjne struktury absorbujące energię mechaniczną

    Tanbium nowy stop dla wytwarzania przyrostowego w przemyśle kosmicznym

    Tanbium – nowy stop dla wytwarzania przyrostowego w przemyśle kosmicznym

    optymalizacja sztywności skrętnej platformy Hondy

    Nowa platforma Hondy

    Symulacje uderzenia pioruna dla samolotów nowej generacji

    Symulacje uderzenia pioruna dla samolotów nowej generacji

    Druk 3D metali i ceramiki z hydrożelu

    Druk 3D metali i ceramiki z hydrożelu

  • Artykuły
    • Wszystkie artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
    Pękanie Elementów Form Wtryskowych

    Dlaczego pękają matryce form wtryskowych?

    Robot Pick&place

    Roboty pick&place z systemem bin picking

    sprężyna naciskowa Smalley Nestawave

    Nowa sprężyna naciskowa Smalley Nestawave

    Linia Montażu Elektrycznego

    Linia montażu elektrycznego w fabryce samochodów

    Uniwersalne Uchwyty Szczękowe Do Obrabiarek

    Uniwersalne uchwyty szczękowe do obrabiarek

    Kanistry Synroc przed i po izostatycznym wysokociśnieniowym prasowaniu na gorąco HIP

    Materiały ceramiczne w energetyce jądrowej; cz. 2

    Volkswagen Typ 181

    Historia pewnego uchwytu

    zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem materiału zgrzeiny FSW

    Rozwój technologii zgrzewania tarciowego z przemieszaniem materiału zgrzeiny

    Pierścienie osadcze o przekroju zwężanym Circlip

    Pierścienie osadcze – CIRCLIPS vs SNAP RINGS – zrozumieć różnice

    stoły obrotowe i podzielnice

    Stoły obrotowe i podzielnice

    Wytwarzanie konstrukcji stalowych

    Wytwarzanie konstrukcji stalowych

    Znaczenie analiz CFD w projektowaniu systemów HVAC

    Znaczenie analiz CFD w projektowaniu systemów HVAC samochodów osobowych

    Karbonowe kadłuby typu monocoque

    Lekkie struktury kompozytowe w budowie samochodów

    Wybrane aspekty produktywnego skrawania na wieloosiowych obrabiarkach CNC

    Wybrane aspekty produktywnego skrawania na wieloosiowych obrabiarkach CNC; cz. 8

    refleksja nad misją politechnik

    Nauka to nie wszystko – refleksja nad misją politechnik

    Wybrane tematy:

    • robotyzacja
    • spawanie
    • obróbka skrawaniem
    • MES
    • klejenie
    • tworzywa sztuczne
    • motoryzacja
    • CAD
    • polskie projekty
    • lotnictwo
    • druk 3D
    • silniki
    • formy wtryskowe
    • budowa maszyn
    • technologie łączenia
    • obliczenia
    • kompozyty
    • ceramika techniczna
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Technologie
    • Maszyny i urządzenia
    • Części maszyn i urządzeń
    • Konstrukcje
    • Rozwiązania
    • Projektowanie
    • Materiały
    • Historia
    • Inne
  • Czasopismo
    • O czasopiśmie
    • Jak zakupić
    • Archiwum
      • Archiwum 2025
      • Archiwum 2024
      • Archiwum 2023
      • Archiwum 2022
      • Archiwum 2021
      • Archiwum 2020
      • Archiwum 2019
      • Archiwum 2018
      • Archiwum 2017
      • Archiwum 2016
      • Archiwum 2015
      • Archiwum 2014
      • Archiwum 2013
      • Archiwum 2012
      • Archiwum 2011
      • Archiwum 2010
      • Archiwum 2009
      • Archiwum 2008
      • Archiwum 2007
  • Kontakt
  • ­
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • STRONA GŁÓWNA
  • Aktualności
    Dwupowłokowe panele z porowatym wypełnieniem do budowy obudowy zespołów akumulatorowych

    Dwupowłokowe panele z porowatym wypełnieniem do budowy osłon zespołów akumulatorowych

    Termograficzna kontrola jakości blach tłoczonych na gorąco

    Termograficzna kontrola jakości blach tłoczonych na gorąco

    Nowa metoda fotopolimeryzacji na potrzeby druku 3D

    Nowa metoda fotopolimeryzacji na potrzeby druku 3D

    Elektromechaniczny system przeciwoblodzeniowy

    Elektromechaniczny system przeciwoblodzeniowy

    Adaptacyjne struktury absorbujące energię mechaniczną

    Adaptacyjne struktury absorbujące energię mechaniczną

    Tanbium nowy stop dla wytwarzania przyrostowego w przemyśle kosmicznym

    Tanbium – nowy stop dla wytwarzania przyrostowego w przemyśle kosmicznym

    optymalizacja sztywności skrętnej platformy Hondy

    Nowa platforma Hondy

    Symulacje uderzenia pioruna dla samolotów nowej generacji

    Symulacje uderzenia pioruna dla samolotów nowej generacji

    Druk 3D metali i ceramiki z hydrożelu

    Druk 3D metali i ceramiki z hydrożelu

  • Artykuły
    • Wszystkie artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
    Pękanie Elementów Form Wtryskowych

    Dlaczego pękają matryce form wtryskowych?

    Robot Pick&place

    Roboty pick&place z systemem bin picking

    sprężyna naciskowa Smalley Nestawave

    Nowa sprężyna naciskowa Smalley Nestawave

    Linia Montażu Elektrycznego

    Linia montażu elektrycznego w fabryce samochodów

    Uniwersalne Uchwyty Szczękowe Do Obrabiarek

    Uniwersalne uchwyty szczękowe do obrabiarek

    Kanistry Synroc przed i po izostatycznym wysokociśnieniowym prasowaniu na gorąco HIP

    Materiały ceramiczne w energetyce jądrowej; cz. 2

    Volkswagen Typ 181

    Historia pewnego uchwytu

    zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem materiału zgrzeiny FSW

    Rozwój technologii zgrzewania tarciowego z przemieszaniem materiału zgrzeiny

    Pierścienie osadcze o przekroju zwężanym Circlip

    Pierścienie osadcze – CIRCLIPS vs SNAP RINGS – zrozumieć różnice

    stoły obrotowe i podzielnice

    Stoły obrotowe i podzielnice

    Wytwarzanie konstrukcji stalowych

    Wytwarzanie konstrukcji stalowych

    Znaczenie analiz CFD w projektowaniu systemów HVAC

    Znaczenie analiz CFD w projektowaniu systemów HVAC samochodów osobowych

    Karbonowe kadłuby typu monocoque

    Lekkie struktury kompozytowe w budowie samochodów

    Wybrane aspekty produktywnego skrawania na wieloosiowych obrabiarkach CNC

    Wybrane aspekty produktywnego skrawania na wieloosiowych obrabiarkach CNC; cz. 8

    refleksja nad misją politechnik

    Nauka to nie wszystko – refleksja nad misją politechnik

    Wybrane tematy:

    • robotyzacja
    • spawanie
    • obróbka skrawaniem
    • MES
    • klejenie
    • tworzywa sztuczne
    • motoryzacja
    • CAD
    • polskie projekty
    • lotnictwo
    • druk 3D
    • silniki
    • formy wtryskowe
    • budowa maszyn
    • technologie łączenia
    • obliczenia
    • kompozyty
    • ceramika techniczna
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Technologie
    • Maszyny i urządzenia
    • Części maszyn i urządzeń
    • Konstrukcje
    • Rozwiązania
    • Projektowanie
    • Materiały
    • Historia
    • Inne
  • Czasopismo
    • O czasopiśmie
    • Jak zakupić
    • Archiwum
      • Archiwum 2025
      • Archiwum 2024
      • Archiwum 2023
      • Archiwum 2022
      • Archiwum 2021
      • Archiwum 2020
      • Archiwum 2019
      • Archiwum 2018
      • Archiwum 2017
      • Archiwum 2016
      • Archiwum 2015
      • Archiwum 2014
      • Archiwum 2013
      • Archiwum 2012
      • Archiwum 2011
      • Archiwum 2010
      • Archiwum 2009
      • Archiwum 2008
      • Archiwum 2007
  • Kontakt
  • ­
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki

Analizy wytrzymałościowe stalowych ram naczep kłonicowych

­ Paula Stankiewicz, Piotr Harnatkiewicz
20.10.2015
A A

Na pojazdy i naczepy podczas eksploatacji działają obciążenia powodujące powstawanie rozmaitych rozkładów naprężeń. Szczególnie dotyczy to pojazdów kłonicowych, które, zazwyczaj poruszają się po wyboistych drogach gruntowych, a więc pracują w warunkach eksploatacyjnych niezwykle trudnych dla konstrukcji.

naczepa kłonicowa
Rys. 1 Model bryłowy naczepy wraz z osprzętem

Metody numeryczne umożliwiają szybkie i łatwe sprawdzenie wielu definiowanych kierunkowo przypadków obciążeniowych, zweryfikowanie konstrukcji dla każdego z nich oraz pomagają określić elementy konstrukcje, które można lub należałoby poddać optymalizacji [1].

Do przeprowadzenia statycznych analiz wytrzymałościowych naczepy kłonicowej przygotowane zostały dwa zestawy symulacji; w pierwszym z nich założono, że konstrukcja zostanie wykonana ze stali Domex 700, a w drugim za materiał konstrukcyjny przyjęto stal S355.

Stale Domex to rodzina walcowanych na gorąco, niskostopowych specjalnych stali konstrukcyjnych o podwyższonej wytrzymałości. Są one stalami niskowęglowymi, o zawartości węgla do 0,12%. Wykorzystuje się je głównie w przemyśle motoryzacyjnym, leśnym, maszyn roboczych oraz kolejnictwa. Stale te nadają się do obróbki plastycznej na zimno, są dobrze spawalne. Są one dostępne w wielu odmianach, różniących się granicą plastyczności, odporności na ścieranie, spawalnością czy odpornością na korozję.

Stale S355 są to zwykłe, powszechnie znane stale konstrukcyjne, stosowane w różnych gałęziach przemysłu [2, 3].

Na potrzeby obliczeń numerycznych bryłowy model geometryczny CAD (Rys. 1) został przerobiony na model powierzchniowy – na powierzchnie zostały zmienione elementy cienkościenne (Rys. 2, 3).

model powierzchniowy ramy naczepy
Rys. 2 Model powierzchniowy naczepy

Model przygotowano z zachowaniem należytej staranności, odpowiednio definiując nowy kształt geometryczny, tak by modyfikacje wprowadzone pod obliczenia nie wpłynęły na zmianę sztywności i zachowania się obiektu podczas analiz, co w konsekwencji mogłoby wiązać się z otrzymaniem niespójnych wyników. Zamodelowano również spoiny z uwzględnieniem przewidywanej ich grubości.

model dyskretny ramy naczepy
Rys. 3 Widok na przednią część modelu dyskretnego ramy

Do dyskretyzacji elementów cienkościennych użyto elementów dwuwymiarowych. Konieczne było stworzenie uproszczonych modeli zastępczych takich elementów jak kłonice, zawieszenie czy ciągnik siodłowy, by przybliżyć wartości otrzymane w wyniku symulacji do rzeczywistych, jakie będą występowały podczas pracy konstrukcji.

W całościowym rozpatrywaniu problemu konieczne było również zamodelowanie ciągnika siodłowego. Było to związane z potrzebą uwzględnienia podatności zawieszenia oraz opon pojazdu. W warunkach rzeczywistych zarówno zawieszenie jak i opony ciągnika oraz naczepy uginają się pod wpływem ciężaru ładunku. Sytuację taką należy również odwzorować w analizach numerycznych. W przypadku pominięcia tych aspektów mogłoby dojść do sytuacji znacznego przewymiarowania przedniej części konstrukcji.

Model ciągnika siodłowego na potrzeby analizy wykonano w sposób uproszczony. Składał się on z powierzchni modelującej górną powierzchnię ciągnika oraz sprężyn, którym nadano sztywności opon i zawieszeń. Pomiędzy powierzchnią ciągnika a ramą naczepy zamodelowano kontakt (Rys. 4).

model uproszczony ciągnika
Rys. 4 Widok na model uproszczony ciągnika

Zawieszenie zamodelowano również w sposób uproszczony. Elementy konstrukcyjne zamodelowano jako belki o odpowiednim przekroju poprzecznym. Podatne części zawieszenia zamodelowano wykorzystując elementy typu spring o odpowiednich parametrach. Opony zostały zamodelowane jako belki o długości promienia opony (Rys. 5).

Model dysktretny osi z zawieszeniem
Rys. 5 Wycięty fragment modelu dyskretnego pokazujący jedną oś z zawieszeniem

Do ustalenia przypadków obciążeniowych wykorzystano m.in. wyniki prac badawczych z przeprowadzonych wcześniej projektów oraz rygorystyczne wytyczne norweskiej normy DNV. Według nich obliczenia wytrzymałościowe konstrukcji naczep powinny być przeprowadzone dla kilku przypadków odwzorowujących rzeczywiste sytuacje obciążeń podczas normalnej eksploatacji naczepy.

Są one podzielone na trzy grupy, do których przypisano odmienne współczynniki bezpieczeństwa materiałowego i współczynniki przeciążeniowe. Pierwsza grupa to przypadki związane z obciążeniem ładunkiem normatywnym i brakiem ruchu. W drugiej grupie znajdują się przypadki eksploatacyjne, związane z ruchem pojazdu. W trzeciej grupie znalazły się przypadki ekstremalne, takie jak ponadnormatywne obciążenie naczepy. W przedmiotowym przypadku zdecydowano, że zostaną przeprowadzone obliczenia dla następujących przypadków obciążeń:

I grupa:

a) obciążenie pionowe normatywne

II grupa:

b) zakręt

c) hamowanie

d) zjazd ze wzniesienia z hamowaniem na zakręcie

e) przejazd przez przeszkodę

III grupa:

f) obciążenie pionowe ponadnormatywne

W pierwszej kolejności wykonano analizę dla konstrukcji ze stali Domex 700, tak dobierając grubości elementów cienkościennych, by w żadnym punkcie nie zostały przekroczone dopuszczalne naprężenia dla materiału. Następnie, na podstawie tych wyników przeprowadzono kolejne iteracje dobierając grubości poszczególnych powierzchni tak, by naprężenia były w odpowiednim zakresie dla stali S355.

Warstwice naprężeń zredukowanych elementów powłokowych
Rys. 6 Warstwice naprężeń zredukowanych elementów powłokowych (Equivalent von-Mises Stress – Top/Bottom) wg hipotezy HMH – przypadek IID, stal Domex 700. Widok izometryczny z góry
Warstwice naprężeń zredukowanych elementów powłokowych
Rys. 7 Warstwice naprężeń zredukowanych elementów powłokowych (Equivalent von-Mises Stress – Top/Bottom) wg hipotezy HMH – przypadek IID, stal Domex 700. Widok izometryczny z dołu

Wyniki obliczeń dla konstrukcji wykonanej ze stali Domex 700 przedstawiono na rysunkach 6 i 7, a dla stali S355 odpowiedno: na rysunkach 8 i 9.

Warstwice naprężeń zredukowanych elementów powłokowych
Rys. 8 Warstwice naprężeń zredukowanych elementów powłokowych (Equivalent von-Mises Stress – Top/Bottom) wg hipotezy HMH – przypadek IID, stal S355. Widok izometryczny z góry
Warstwice naprężeń zredukowanych elementów powłokowych
Rys. 9 Warstwice naprężeń zredukowanych elementów powłokowych (Equivalent von-Mises Stress – Top/Bottom) wg hipotezy HMH – przypadek IID, stal S355. Widok izometryczny z dołu

Na podstawie przeprowadzanych symulacji wykazano jak zastosowanie nowoczesnych wysoko-wytrzymałych stali wpływa na zmniejszenie masy pojazdu przy jednoczesnym zachowaniu trwałości analizowanej konstytucji. Należy jednak zwrócić uwagę, iż niekontrolowane zmniejszenie grubości blach może w konsekwencji również doprowadzić do negatywnego w skutkach zwiększenia podatności ramy na jej wzdłużne skręcanie. Fakt ten może skutkować wystąpieniem zmęczeniowych pęknięć ram oraz trwałych deformacji podczas ich pracy w trudnych warunkach.

Przeprowadzone analizy konstrukcji naczepy kłonicowej z wykorzystaniem modelowania numerycznego przyspieszają całościowy proces projektowania i umożliwiają sprawdzanie konstrukcji niemożliwych do obliczenia za pomocą metod analitycznych. Ponadto, pozwalają także zoptymalizować konstrukcję bez zmniejszania jej wytrzymałości oraz bezpieczeństwa, co prowadzi do redukcji masy i zwiększenia trwałości. Analizy numeryczne pozwoliły na sprawdzenie czy rama naczepy nie jest nadmiernie wytężona, oraz które z elementów powinny zostać zmodyfikowane, ponieważ mogłyby ulec uszkodzeniu, lub są narażone na pęknięcia zmęczeniowe.

Przypadkiem obliczeniowym, dla którego w konstrukcji pojawiały się największe naprężenia był przypadek symulujący zjazd ze zniesienia z hamowaniem na zakręcie. Na jego podstawie zostały dobrane grubości dla obu analizowanych materiałów. Zmieniono je dla powierzchni, gdzie występowały największe naprężenia.

zwiększenie grubości elementów ze stali S355 w porównaniu do stali Domex
Rys. 10

Paula Stankiewicz
Piotr Harnatkiewicz
KOMES Sp. z o.o.

Literatura:

[1] Rusiński E., Czmochowski J., Smolnicki T. : Zaawansowana metoda elementów skończonych w konstrukcjach nośnych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2000

[2] SSAB : Arkusz danych Domex 700 MC, ssab.com/Global/Domex/Datasheets/pl/421_Domex%20700%20MC (dostęp X.2015)

[3] SSAB : Structural steel, ssab.com/Global/Domex/Brochures/en/206_The%20Structural_Steel.pdf (dostęp X.2015)

artykuł pochodzi z wydania 10 (97) październik 2015

  • Share on Facebook
  • Share on Twitter
  • Share on LinkedIn
  • Share on WhatsApp
  • Share on Email
Tagi: MESstal

Powiązane artykuły

Połączenia Rurowe z Użyciem Odkształceń Plastycznych
Analizy, symulacje

Innowacyjna technika łączenia rur: projektowanie, symulacje MES, weryfikacja i walidacja konstrukcji

maszyna do testów zawieszenia amortyzatorów
Analizy, symulacje

Modyfikacja częstotliwości drgań własnych maszyn z wykorzystaniem MES

Wizualizacja wyników OpenFOAM
Analizy, symulacje

Jaką cenę należy zapłacić za korzystanie z bezpłatnych pakietów do symulacji inżynierskich?

Programy open source do symulacji inżynierskich
Analizy, symulacje

Programy open source do symulacji inżynierskich

Porównanie początkowej i zoptymalizowanej geometrii klipsa
Analizy, symulacje

Optymalizacja z wykorzystaniem symulacji MES

Prognozowanie wyboczenia wskutek odkształceń termicznych
Analizy, symulacje

Prognozowanie wyboczenia wskutek odkształceń termicznych

Rotor Clip
trumpf

Tematyka:

aluminium automatyzacja budowa maszyn CAD ceramika techniczna CNC diagnostyka druk 3D energetyka formy wtryskowe innowacje inżynieria materiałowa klejenie kompozyty laser lotnictwo maszyny rolnicze mechanizm MES montaż motocykle motoryzacja narzędzia obliczenia obrabiarki obróbka plastyczna obróbka skrawaniem polskie projekty pomiary programy przemysł kosmiczny przemysł morski przemysł zbrojeniowy robot robotyzacja silniki spawanie stal technologie łączenia tribologia tworzywa sztuczne wynalazki wywiad zgrzewanie łożyska
bnr Maedler
FORMY WTRYSKOWE Integracja Konstrukcji i Technologii Ebook
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • O czasopiśmie
  • Polityka prywatności
  • Kontakt

© ITER 2007-2025

Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
  • Strona główna
  • Aktualności
  • Artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
  • Czasopismo
    • O czasopiśmie
    • Jak zakupić
  • Kontakt

© ITER 2007-2025

email_icon

Nie przegap nowych wydań!

Zapisz się, aby na bieżąco otrzymywać linki do kolejnych, darmowych wydań Projektowania i Konstrukcji Inżynierskich

Wpisz adres email

Dziękuję, nie pokazuj więcej